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作业一
交通灯控制器
一、设计规定及设计内容
在十字路口交通灯,有下列特点:如果一种交通灯十字路口东西、南北向街道,当东西向绿灯亮6s,同步南北向红灯亮6s;接着东西向黄灯亮2s,南北向红灯继续亮2s;接着东西向红灯亮3s,南北向绿灯亮3s;接着东西向红灯亮1s,南北向黄灯亮1s。
按照上面交通灯特点,此交通灯规定实现功能如下:
东西车道
信号
绿灯亮
黄灯亮
红灯亮
时间
6秒
2秒
8秒
南北车道
信号
红灯亮
绿灯亮
黄灯亮
时间
8秒
6秒
2秒
在设计时,我们可以按照下列流程图来对此交通灯来进行设计,交通灯重要涉及如下几种某些:秒脉冲发生器,控制器,定期器,译码器等。
红
红
绿
黄
定期器乙车道信号灯
定期器
乙车道
信号灯
秒脉
秒脉
冲发生器
译码器
译码器
红绿黄 TL TY
红
绿
黄
控制器甲车道
控制器
甲车道
信号灯
图 红路灯框图
图 74LS163时序图
在交通灯设计时,需要用到计数器,在选用计数器时,为了使设计更加以便,选用计数器74LS163进行设计较简便。74LS163是一种4位二进制同步计数器,它具备同步清零、同步置数功能。
74LS163外引线排列图和时序波形图如图1所示:
74LS163外引线排列图
时序波形图
图1 74LS163外引线排列图和时序波形图
由于其有同步清零,同步置数功能,因此其功能表如图2所示。图中LD是低电平有效同步清零输入端, GND是低电平有效才同步并行置数控制端,CPT、CTT是计数控制端,CO是进位输出端,D0~D3是并行数据输入端,Q0~Q 3是数据输出端。
输入
输出
CPT
CTT
CP
D0
D1
D2
D3
Q0
Q1
Q2
Q3
0
X
X
X
X
X
X
X
0
0
0
0
1
0
X
X
d0
d1
d2
d3
d0
d1
d2
d3
1
1
1
1
X
X
X
X
计数
1
1
0
X
X
X
X
X
保持
1
1
X
0
X
X
X
X
X
保持
图2 74LS163功能表
二、设计电路图
在设计时,用到滤波器,以此来产生信号来给交通灯提供输入信号,从而使电路实现应有功能,用Multisim仿真可以得到电路图如图所示:
1、波形发生器电路如下图:
(1此这个电路设计时,综合运用运放系列模块和差动放大模块。如图连接电路之后,,可以实现将方波转换成三角波功能。
如图将Rp3滑动变阻器与C4 断开,由于比较器U1 与积分器U2构成正反馈闭环电路,同步输出方波与三角波,这两个单元电路可以同步调试。先使Rp1=10KΩ,Rp2取2.5 KΩ--70 KΩ内任意阻值,否则电路也许会不起振。只要电路接线对的,UO1输出方波,UO2输出三角波,调节Rp2用示波器观测输出波形并记录数据。再将电容换成C2,调试记录数据。
调节正弦波::将Rp3与C4连接,调节Rp3时三角波输出幅度恰当,此时UO3输出波形应接近正弦波,调节Rp4、Rw可改进正弦波波形。
(20)频率范畴: 函数发生器输出频率普通分为若干波段,低频信号发生器频率范畴为:1—10HZ,10--100 HZ,100 HZ –1kHZ,1--10 kHZ,10—100 kHZ,100 kHZ –1MHZ等六个波段,测试并记录本实验频率范畴。
2、设计计数器电路如下图所示:
24位进制计数器
在此电路中采用共阴极数码管显示,芯片74LS248为数码管驱动,同步可逆计数器74LS192构成24进制计数器。74LS74产生控制信号,第三片74LS192计数器控制发光二极管。连接时钟脉冲后,左半某些计数器由24开始进行减计数,计数至20时红灯X1亮,绿灯X2不亮,计数至12后来绿灯亮,红灯熄灭。计数至0时绿灯熄灭。计数器使能端为高电平重新置数,回到起始过程。依次循环,从而实现按照一定期间后,交通灯会实现不同颜色之间转换。
74LS192N是同步十进制可逆计数器,它具备双时钟输入,并具备清除和置数等功能,其功能表如下图所示:
3.交通灯控制器电路图
交通灯控制器仿真图
在设计时候,要考虑到如下某些状况:
(1)东西车道绿灯亮,南北车道红灯亮。此时表达东西车道上车辆容许通行,南北车道禁止通行。绿灯亮则规定期间隔TL时,控制器发出状态信号ST,转到下一工作状态。
(2)东西车道黄灯亮,南北车道红灯亮。表达东西车道上未过停车线车辆停止通行,已过停车线车辆继续通行,南北车道禁止通行。黄灯亮足规定期间间隔TY时,控制器发出状态转换信号ST,转到下一工作状态。
(3)东西车道红灯亮,南北车道黄灯亮。表达东西车道禁止通行,南北车道上车辆容许通行绿灯亮足规定期间间隔TL时,控制器发出状态转换信号ST,转到下一工作状态。
(4
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